En IEC 60870-5-101 la capa de enlace puede trabajar en modo no balanceado, donde solo el maestro inicia y cada estación contesta cuando la consultan, o en modo balanceado, donde las dos estaciones pueden iniciar. El modo no balanceado admite un bus compartido con varias estaciones; el balanceado se usa en enlaces punto a punto. Ambos extremos deben tener el mismo modo.
Dos formas de organizar la conversación
La capa de enlace de IEC 60870-5-101 tiene dos procedimientos de transmisión. La norma los llama no balanceado y balanceado. Los dos mueven el mismo ASDU de la capa de aplicación, pero cambian quién tiene derecho a iniciar un intercambio. Esa decisión determina la topología del enlace, el tiempo de respuesta ante un evento y la forma de diagnosticar fallas.
Las estaciones se llaman primaria, la que inicia una transferencia, y secundaria, la que responde. En la terminología de la norma, la estación de control es el maestro y la controlada es el esclavo, aunque en el modo balanceado los papeles no son fijos.
| Característica | No balanceado | Balanceado |
|---|---|---|
| Quién inicia | Solo el maestro | Cualquiera de las dos estaciones |
| Qué hace el esclavo | Contesta cuando lo consultan | Inicia y contesta |
| Eventos espontáneos | Esperan a la siguiente consulta | Se envían en cuanto ocurren |
| Bus compartido (multipunto) | Sí | No |
| Dirección de enlace | Obligatoria: identifica a cada esclavo | Puede no usarse en punto a punto |
Modo no balanceado: el maestro consulta
El maestro es la estación primaria. Consulta a cada estación secundaria, una tras otra, y cada una responde solo cuando la consulta. Ninguna estación puede transmitir por iniciativa propia.
Como solo el maestro habla, varios esclavos pueden compartir el mismo par de hilos o el mismo bus RS-485. El maestro identifica a cada uno con la dirección de enlace. La norma permite que esta dirección ocupe uno o dos octetos y la deja como parámetro del sistema.
Clases de datos. Los datos que el esclavo debe enviar se dividen en dos colas:
- Clase 1: datos de prioridad alta, como los cambios de estado y los eventos con estampa de tiempo.
- Clase 2: datos de prioridad baja, como las medidas cíclicas.
El maestro consulta por clase 1 o por clase 2, y el esclavo responde con lo que tenga en esa cola. La asignación estándar de la norma envía a la clase 2 los valores medidos (tipos 9, 11, 13 y 21) cuando su causa de transmisión es cíclica. Si la lista de interoperabilidad define otra asignación, ambos extremos deben conocerla. Cuando el esclavo no tiene datos de la clase pedida, puede contestar con datos de la otra clase.
El inconveniente es la espera. Un evento que ocurre justo después de la consulta tiene que esperar el turno siguiente. Con más estaciones en el bus o velocidades bajas, esa espera crece.
Modo balanceado: ambas estaciones inician
En el modo balanceado cada estación puede actuar como primaria y como secundaria. La estación controlada envía sus eventos al instante, sin esperar una consulta. El maestro envía sus mandos cuando los necesita.
Para que esto funcione, el enlace se inicializa en los dos sentidos: cada estación solicita el estado del enlace de la otra y reinicia su enlace. Mientras el enlace no esté inicializado en ambos sentidos, el intercambio de datos no empieza de la forma normal.
La norma lo restringe a configuraciones donde no hay disputa por el medio: punto a punto y varios enlaces punto a punto. No se usa en un bus compartido, porque dos estaciones podrían iniciar a la vez y sus tramas se mezclarían.
- Un solo maestro y varias estaciones en un bus. Multipunto: solo modo no balanceado
- Un maestro y una estación por enlace dedicado. Punto a punto: no balanceado o balanceado
- Varias estaciones, cada una con su propio enlace. Varios punto a punto: no balanceado o balanceado
- Se necesita aviso inmediato de eventos. Elegir balanceado sobre enlace dedicado
Cómo lo declara la lista de interoperabilidad
La norma obliga a llenar una lista de interoperabilidad, una tabla donde cada fabricante marca las opciones que su equipo soporta. Allí quedan declarados:
- La configuración de red: punto a punto, multipunto en línea compartida, multipunto en estrella o varios punto a punto.
- El procedimiento de transmisión del enlace: balanceado, no balanceado o ambos.
- La dirección de enlace: sin dirección (solo balanceado), de un octeto o de dos.
- La velocidad de transmisión, por tipo de interfaz.
Si los equipos son de distintos fabricantes, los participantes deben acordar los mismos parámetros. Dos equipos que soporten ambos modos solo se entienden si los dos se configuran en el mismo.
Cómo elegir en un proyecto
La elección depende de tres factores. Primero, la topología: si varias estaciones comparten el medio, solo el modo no balanceado es posible. Segundo, la urgencia de los eventos: un enlace dedicado en balanceado entrega el cambio al instante, mientras que el sondeo agrega la espera del turno. Tercero, lo que soportan los equipos: ambos extremos deben declarar el mismo procedimiento en su lista de interoperabilidad.
Si el proyecto va a migrar a IEC 60870-5-104 más adelante, el modo elegido no condiciona la migración: la capa de aplicación se conserva y el enlace serie se reemplaza por TCP/IP.
Efectos prácticos en campo
- Una RTU que «no responde». En un bus compartido, revise primero que el maestro esté en modo no balanceado y que cada esclavo tenga una dirección de enlace distinta. Dos estaciones con la misma dirección contestan a la vez y corrompen las respuestas.
- Enlace balanceado que no arranca. Revise que ambos extremos estén en balanceado y que la inicialización del enlace complete en los dos sentidos. Un extremo que espera consulta y otro que espera iniciar se quedan en silencio.
- Eventos con retraso. En no balanceado, el retraso depende del ciclo de consulta. Reducirlo implica menos estaciones por bus, una velocidad mayor o pasar a un enlace dedicado balanceado.
La visión general del protocolo y la migración a 104 están en IEC 60870-5-101: protocolo serie de telecontrol y paso a 104. Con la 104, la capa de enlace deja de existir y el modo balanceado o no balanceado ya no se elige: lo reemplazan las conexiones TCP.
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Referencias
- IEC 60870-5-101: norma complementaria para tareas básicas de telecontrol; procedimientos de transmisión de enlace y lista de interoperabilidad (configuración de red, capa de enlace).
- IEC 60870-5-2: servicios de transmisión de enlace de datos.
Preguntas frecuentes
¿Puedo conectar varias RTU en un mismo bus RS-485 con IEC 101?
Sí, pero solo en modo no balanceado. El bus compartido (multipunto) necesita que una sola estación, el maestro, decida quién habla en cada momento. En modo balanceado cada estación puede iniciar, y en un bus compartido las transmisiones chocarían.
¿Qué pasa si un extremo está en modo balanceado y el otro en no balanceado?
El enlace no se establece. Los dos extremos siguen procedimientos de enlace distintos: uno espera ser consultado y el otro espera iniciar. Por eso el modo se declara en la lista de interoperabilidad y debe coincidir en ambos equipos.
¿Qué ventaja tiene el modo balanceado?
La estación controlada puede avisar un cambio al instante, sin esperar la siguiente consulta del maestro. En modo no balanceado el aviso espera su turno de sondeo, que depende del número de estaciones y de la velocidad del enlace.